Химия - Эффект памяти формы - Сверхупругость

28 февраля 2011


Оглавление:
1. Эффект памяти формы
2. Суть явления
3. Характеристики эффекта памяти формы
4. Сверхупругость
5. Производство никелида титана
6. Применение материалов с эффектом памяти формы

Другим явлением, тесно связанным с эффектом памяти формы, является сверхупругость — свойство материала, подвергнутого нагружению до напряжения, значительно превышающего предел текучести, полностью восстанавливать первоначальную форму после снятия нагрузки.

Сверхупругое поведение на порядок выше упругого.

Сверхупругость наблюдается в области температур между началом прямого мартенситного превращения и концом обратного.

Материалы с эффектом памяти формы

Никелид титана

Лидером среди материалов с памятью формы по применению и по изученности является никелид титана.

Никелид титана — это интерметаллид эквиатомного состава с 55 мас.%Ni. Температура плавления 1240—1310˚C, плотность 6,45 г/см3. Исходная структура никелида титана стабильная объемно-центрированная кубическая решетка типа CsCl при деформации претерпевает термоупругое мартенситное превращение с образованием фазы низкой симметрии.

Другое название этого сплава, принятое за рубежом, — нитинол происходит от аббревиатуры NiTiNOL, где NOL — это сокращенное название Лаборатории морской артиллерии США, где этот материал был разработан в 1962 году.

Элемент из никелида титана может исполнять функции как датчика, так и исполнительного механизма.

Никелид титана обладает:

1. Превосходной коррозионной стойкостью.
2. Высокой прочностью.
3. Хорошими характеристиками формозапоминания. Высокий коэффициент восстановления формы и высокая восстанавливающая сила. Деформация до 8 % может полностью восстанавливаться. Напряжение восстановления при этом может достигать 800 МПа.
4. Хорошая совместимость с живыми организмами.
5. Высокая демпфирующая способность материала.

Недостатки:

1. Из-за наличия титана сплав легко присоединяет азот и кислород. Чтобы предотвратить реакции с этими элементами при производстве надо использовать вакуумное оборудование.
2. Затруднена обработка при изготовлении деталей, особенно резанием..
3. Высокая цена. В конце XX века он стоил чуть дешевле серебра.

При современном уровне промышленного производства изделия из никелида титана нашли широкое практическое применение и рыночный сбыт..

Другие сплавы

На конец XX века эффект памяти формы был обнаружен более чем у 20 сплавов. Кроме никелида титана эффект памяти формы обнаружен в системах:

• Au-Cd. Разработан в 1951 году в Иллинойском университете, США. Один из пионеров материалов с памятью формы.
• Cu-Zn-Al. Наряду с никелидом титана имеет практическое применение. Температуры мартенситных превращений в интервале от −170 до 100˚C.
  • Преимущества:
    • Можно выплавлять в обычной атмосфере.
    • Легко обрабатывается резанием.
    • Цена — в пять раз дешевле.
  • Недостатки:
    • Хуже по характеристикам формозапоминания.
    • Хуже механические и коррозионные свойства.
    • При термообработке легко происходит укрупнение зерна, что приводит к снижению механических свойств.
    • Проблемы стабилизации зерна в порошковой металлургии.
• Cu-Al-Ni. Разработан в университете города Осака, Япония. Температуры мартенситных превращения в интервале от 100 до 200˚C.
• Fe-Mn-Si. Сплавы этой системы наиболее дешевые.
• Fe-Ni
• Cu-Al
• Cu-Mn
• Co-Ni
• Ni-Al

и др.

Некоторые исследователи полагают, что эффект памяти формы принципиально возможен у любых материалов, претерпевающих мартенситные превращения, в том числе и у таких чистых металлов как титан, цирконий и кобальт.

Просмотров: 6887

<<< Эластомер

Юм-Розери, Уильям >>>